2007年07月12日
脅威の「膜」機能
ないとうさんが「膜タンパクこそ最初の認識機能 膜タンパクの様々な働き」で細胞膜(膜タンパク)について詳しい投稿をしてくれていますが、今回は、細胞内外における「膜」の働きについて調べてみました。
その名もメンブレン・トラフィックです。
このメンブレン・トラフィックは、膜融合型輸送とも呼ばれており、「膜の分裂や融合により、細胞膜とオルガネラ※の間、あるいはオルガネラ同士の間で分子(たんぱく質や脂質)が移動する過程」の事を言います。たんぱく質といえば、最近の投稿でもあるように私達の身体には無くてはならないもの。なんと！細胞膜間の移動だけでなく細胞間、細胞内の移動にも膜が関わっていたのです！恐るべし、膜機能 
※オルガネラについてはこちらを参照 :真核細胞の細胞内小器官の機能と構造 メモhttp://www.rui.jp/ruinet.html?i=200&c=600&t=6&k=0&m=155364
私達の身体の中の細胞が正常に働くためには，新たに合成された様々なたんぱく質が前述の細胞内小器官に正しく運ばれなければなりません。それが妨げられると･････種々の遺伝病の原因となってしまいます。 
また、ウイルス、細菌などの細胞内寄生体には，このメンブレン・トラフィックを利用して侵入するものや免疫機構に必要なたんぱく質の輸送を妨げることにより免疫系を逃れるものもいるそうです。
メンブレントラフィックの種類 メンブレン・トラフィック入門より
要するに、私達の身体は、このメンブレン・トラフィックは欠かせないというわけです。
さて、このメンブレン・トラフィックの仕組はいかに！？
続きに行く前にぽちっとよろしくです。
メンブレン・トラフィックには様々な輸送経路がありますが大別すると
・分泌経路
・生合成経路
・オートファジー経路
・エンドサイトーシス経路
の４経路あります。分泌経路と生合成経路は「小胞輸送」と呼ばれています。 それでは、これら４系統を詳しく見ていきたいと思います。
メンブレントラフィックの経路 理研ニュース２０００年３月号より転載
Ⅰ小胞輸送(分泌経路、生合成経路)
小胞輸送は、メンブレントラフィックの中でも最もよく知られた輸送方法で、小胞体からゴルジ体を経て
細胞膜に至る分泌経路とゴルジ体からエンドソームへと至る生合成経路で行われています。
まずはたんぱく質の経路ですが、
①リボソームでたんぱく質の合成
②小胞体の膜内に侵入
③輸送小胞の形成
④ゴルジ体へ輸送→細胞膜やエンドソームへ
という経路を辿ります。
小胞体では、「たんぱく質のパッケージ」が行われます。リボソームで生成された部品となるタンパク
質や、細胞の外に分泌されるタンパク質を合成する所です。それを輸送小胞に包んで送り出すのです。
また、ゴルジ体はいくつもの輸送経路の交差点になっています。要するに小胞輸送のターミナル駅みたいなものですね。そして、ゴルジ体から細胞膜やエンドソームへ送られるのです。
エンドソームとは、細胞外の分子の取り込みや、細胞表面の分子の(ソーティング)並べ替えに関わる小胞です。エンドソームに取り込まれた一部の分子は再利用され、小胞輸送によって細胞膜へと輸送されます。
小胞輸送の仕組 メンブレントラフィックより転載
そして、その時膜は、
①送り手のオルガネラの膜の一部が瘤状に突出
②根本で括り取られる
③輸送小胞の形成+輸送小胞に入る内腔成分と膜成分の選別
④特定の受け手オルガネラを選び結合
⑤膜融合による内腔成分と膜成分の輸送
このような変化をしてたんぱく質輸送を行っています。
Ⅱオートファジー経路
オートファジー＝Autophagyのautoは「自己」、phagyはphage等と同類で「食べる」の意でで細胞が自己成分を分解する機能のことです。「分解」というと合成よりも重要でないと考えがちですが、生命は、合成と分解のバランスによって成立しているとの事。この分解を積極的に行うのがオートファジーというわけですね。
オートファジーは、細胞質中のタンパク質等をリソソームに運ぶメンブレントラフィックで、それも小胞輸送とは異なる極めてユニークな方式のものです。
それでは、その仕組を見ていきましょう。
①細胞質に隔離膜と呼ばれる扁平な膜区画が出現
②湾曲しながら伸長
③細胞質やミトコンドリア、ペルキシソーム等のオルガネラを包み込む
④最後に隔離膜の末端同士が融合し直径約１μｍの閉じた２重膜構造が完成！！(オートファゴソーム)
⑤その外膜にリソソームが融合しオートリソソームに変身
⑥流入した加水分解酵素が内膜と包み込んだ内容物を消化
※リソソームとは、生体膜につつまれた構造体で細胞内消化の場です。内部に加水分解酵素を持ち、エンドサイトーシス(Ⅲで説明)やオートファジーによって膜内に取り込まれた生体高分子はここで加水分解されるのです。分解された物体のうち有用なものは、細胞質に吸収され、不用物は細胞外に廃棄されるか、残余小体として細胞内に留まるようです。。
オートファジーの仕組み メンブレントラフィック入門より転載
これらの過程は、数十分で進行します。オートファジーでは、細胞内のある空間がごっそりリソソーム酵素で分解されるためバルク（要するに大雑把な）分解系と呼ばれます。
Ⅲエンドサイトーシス経路
エンドサイトーシスは、細胞が細胞外の物質を取り込む過程の1つで、このエンドサイトーシスにより細
胞外からの物質などを絶え間なく取り込んでいます。この取り込む量にご注目。なんと！！１時間で60%相当量の細胞膜がその3%程度しか表面積をもたないエンドソームへと次々流れ込んでいるらしいのです。つまり、このエンドサイトーシスは、細胞外の物質を取込仕組みとしてかかせない機能なのです。
それでは、例によって仕組みを見てみましょう。
①たんぱく質のような大きな細胞外物質（リガンド）が細胞膜上の受容体（レセプター）に結合
②クラスリン(たんぱく質)に覆われた穴は深くなり細胞質の中に陥入
③被覆小胞の生成し細胞膜から離脱
④クラスリン(たんぱく質)を脱離させ、初期エンドソームに融合
⑤エンドソームが後期エンドソームに成熟
⑥リソソームとの結合やゴルジ体からの小胞と合体し取り込まれたリガンドの消化
※受容体は多くの場合細胞膜表面のクラスリンタンパク質(エンドソーム外側を形作る骨格となるタンパク質)に関連づけられています。つまり「タグ」みたいなものですね。クラスリンは細胞膜表面を覆い窪みを形作っています。
エンドサイトーシスの仕組み 北海道大学遺伝子病制御研究所より転載
つまり、
細胞膜が細胞内に「陥入」して遊離することで必要なたんぱく質を取り入れる機能という事ですね。
実は、このエンドサイトーシス、まさに今研究中らしいのです。再先端なのです！
このように見てみると
たんぱく質の取入れから輸送、はたまた分解に至るまでほぼ全ての過程で「膜」が大活躍しているのです！
しかも単細胞生物の時点でこの機能はすでに獲得されているのです！すごい！
私達が日々生きていられるのも膜のおかげですね。
参考：メンブレントラフィック：http://leib.rcai.riken.jp/membranetraffic/membranetraffic.html
大阪大学微生物病研究所 環境応答部門 細胞制御分野メンブレントラフィック入門：
http://www.biken.osaka-u.ac.jp/lab/cellreg/jp/kenkyu.html
- by arinco
- at 00:00
comments
文章の一部引用はともかく、図の無断転載は著作権法違反です。作成者に許可を求めるか、削除すべきでしょう。社会原理云々言う前にルールは守ってください。
ご指摘ありがとうございます。
当記事のエントリー者に早速事実確認をいたします。
その上で、もし無許可の場合は、その図版を削除し、厳重に注意をはかります。
図版の転載は、それが、理化学研究所や国立大学研究室の場合は、引用先を明記した上で、転載しても良いのではないかと思います。
何故なら、理化学研究所や国立大学（現在は独立行政法人だが）は、研究資金の多くを文部科学省の科学研究費によっている。つまり、税金です。税金によって行なわれる研究の成果について、一般ブログに対して、著作権を主張できるのかどうか大いに疑問である。
税（国民の資金）によって行なわれた研究成果は多いに公表して、その研究内容に対する評価を仰ぐ必要がある。転載、引用とは、大きな評価でなのである。
国の機関、国立大学の研究成果に関する「著作権」について、詳しい人は、コメントを続けて下さい。
少なくとも、税金を使った研究の成果は社会的な共有財産と考えるのが妥当ではないでしょうか。
科学論文においても、引用する事は多々ありますが、引用論文をきちんと示せばいちいち断る必要などありませんよ。
税金でまかなわれているから著作権が発生しないということはないのですよ。各研究機関とも無断引用、転載を禁じています。文章の一部引用は問題ないですが、図版の無断転載は問題です。学術論文も引用は問題ありませんが、図版の無断使用は各出版社とも禁じています。公共研究機関の図版も学術論文で使用したものを、出版社の了解を得て使用している場合もあるのです。そういった観点からも図の無断使用は明らかに問題です。図を見せたいならオリジナルにリンクを貼るのが普通でしょう。
Web上では図の無断使用が頻繁にみられます。少なくない人がルールを破っているいるから、自分たちもいいと思っているのならばこれ以上の議論は避けます。ただし、繰り返しますが図の無断使用は法律違反です。
ここでは無断使用が多いのでしょうか。
追記：
管理人様におかれましては図の無断転載に関する注意と削除を各投稿者にお願いすることを重ねてお願い致します。上記の「メンブレントラフィック入門」という名前で引用してあるページも無断転載は禁じています。そもそも転載元としても「メンブレントラフィック入門」ではなく、O大の研究室にすべきです。
内容的に興味深い投稿が多くいつも楽しみに読ませて頂いております。それ故にルールはしっかり守って頂きたいのです。
公的機関が、Ｗｅｂサイトで「禁無断転載」と書くことによって、自動的に著作権が成立するのですか？
しかし、その記事を書くことそのものが、科学研究費という税金でまかなわれている。（＋ 院生・ポスドクの低賃金労働でまかなわれている。）
生命論の世界は、微細構造を扱うので、模式図が概念や機能を伝えるのに適しています。
模式図を含めて紹介したいというのは、当然の意識です。
そこに著作権という壁が立ちふさがる。
最初の図版は、特定領域研究の一般向けページにあり、「禁無断転載」とは明記されていない。
特定領域研究グループも大いに転載されることを望んでいそうです。
確かに、Ｏ大微研では、明記されている。
とりあえず、Ｏ大、吉森氏に連絡をとり、快諾を頂くのが良いでしょうかね。
管理人様
Leonrosaさんは論理的なやりとりが得意でない方のようなので、ご判断の方、宜しくお願い致します。
Leonrosaさん
最後に書かれたように、許可をとれば良い。それだけのことです。
著作権を犯す行為とは、著作権者の利益を侵害する行為です。無断使用そのものが違法ではなく、それにより著作権者の利益が侵害されたときに違法となります。
インターネット上に無償で著作物を公開している場合は、広く人の目に触れて欲しいと著作権者が考えていると判断されます。
したがって、インターネット上に無償で公開されている図版に関しては、転載元がどこであるかを断って転載する行為は、それにより利益をあげていなければ、著作権者の利益を侵害しているとはいえません。
インターネット上の著作権について、読売新聞は、ホームページ上に転載することは、私的利用の範囲を超え、著作権の侵害になるとしています。
無断で使って欲しくない人にとっては、無断で使われることだけで利益の侵害に当たるのかも。
「ヨミウリ・オンラインのコンテンツは読売新聞社に帰属しています。したがって、それを自分のホームページを作って外部に発信するということは、たとえ個人的なホームページであっても、自分で書いた本や、自分で編集した雑誌を出版したのと同じようなことになります。
個人的な新聞のスクラップブック作製などは、「著作物の私的使用」にあたり、例外的に著作権者の許諾なしに利用が出来ますが、ホームページでの複製利用（コピー）は、営利を目的とせず、個人の楽しみで作っているにしても、不特定多数の人が見ることが出来るので私的使用にはあたりません。自らのホームページに新聞記事や写真を“スクラップ”することは、無断使用による著作権侵害となります。」
>著作権を犯す行為とは、著作権者の利益を侵害する行為です。無断使用そのものが違法ではなく、それにより著作権者の利益が侵害されたときに違法となります。
こういうことを書いている時点で法に関して何もわかっていないことを露呈しているわけですが（笑）。